Multiplicador analógico - Analog multiplier

Em eletrônica , um multiplicador analógico é um dispositivo que recebe dois sinais analógicos e produz uma saída que é o produto deles. Esses circuitos podem ser usados ​​para implementar funções relacionadas, como quadrados (aplicar o mesmo sinal a ambas as entradas) e raízes quadradas .

Um multiplicador analógico eletrônico pode ser denominado por vários nomes, dependendo da função que é usado para servir (ver aplicações de multiplicador analógico).

Amplificador controlado por voltagem versus multiplicador analógico

Se uma entrada de um multiplicador analógico for mantida em uma tensão de estado estacionário, um sinal na segunda entrada será escalado em proporção ao nível na entrada fixa. Neste caso, o multiplicador analógico pode ser considerado um amplificador controlado por tensão . Aplicações óbvias seriam para controle eletrônico de volume e controle automático de ganho (AGC). Embora os multiplicadores analógicos sejam freqüentemente usados ​​para tais aplicações, os amplificadores controlados por voltagem não são necessariamente verdadeiros multiplicadores analógicos. Por exemplo, um circuito integrado projetado para ser usado como um controle de volume pode ter uma entrada de sinal projetada para 1 Vp-p e uma entrada de controle projetada para 0-5 V CC; ou seja, as duas entradas não são simétricas e a entrada de controle terá uma largura de banda limitada.

Em contraste, no que é geralmente considerado um verdadeiro multiplicador analógico, as duas entradas de sinal têm características idênticas. As aplicações específicas para um verdadeiro multiplicador analógico são aquelas em que ambas as entradas são sinais, por exemplo, em um mixer de frequência ou um circuito analógico para implementar uma transformada discreta de Fourier . Devido à precisão necessária para que o dispositivo seja preciso e linear ao longo da faixa de entrada, um verdadeiro multiplicador analógico é geralmente uma parte muito mais cara do que um amplificador controlado por tensão.

Um multiplicador de quatro quadrantes é aquele em que as entradas e saídas podem oscilar entre positivas e negativas. Muitos multiplicadores funcionam apenas em 2 quadrantes (uma entrada pode ter apenas uma polaridade), ou quadrante único (entradas e saídas têm apenas uma polaridade, geralmente todas positivas).

Dispositivos multiplicadores analógicos

A multiplicação analógica pode ser realizada usando o Efeito Hall .

A célula de Gilbert é um circuito cuja corrente de saída é uma multiplicação de 4 quadrantes de suas duas entradas diferenciais.

Os multiplicadores analógicos de circuitos integrados são incorporados a muitas aplicações, como um verdadeiro conversor RMS , mas vários blocos de construção de multiplicadores analógicos de uso geral estão disponíveis, como o Multiplicador Linear de Quatro Quadrantes . Dispositivos de uso geral geralmente incluem atenuadores ou amplificadores nas entradas ou saídas para permitir que o sinal seja dimensionado dentro dos limites de tensão do circuito.

Embora os circuitos multiplicadores analógicos sejam muito semelhantes aos amplificadores operacionais , eles são muito mais suscetíveis a ruídos e problemas relacionados à tensão de deslocamento, pois esses erros podem se multiplicar. Ao lidar com sinais de alta frequência, os problemas relacionados à fase podem ser bastante complexos. Por esse motivo, a fabricação de multiplicadores analógicos de uso geral de amplo alcance é muito mais difícil do que amplificadores operacionais comuns, e tais dispositivos são normalmente produzidos usando tecnologias especializadas e corte a laser , como são aqueles usados ​​para amplificadores de alto desempenho, como amplificadores de instrumentação . Isso significa que eles têm um custo relativamente alto e, portanto, geralmente são usados ​​apenas para circuitos onde são indispensáveis.

Alguns ICs multiplicadores analógicos comumente disponíveis no mercado são MPY634 da Texas Instruments , AD534, AD632 e AD734 da Analog Devices , HA-2556 da Intersil e muitos mais de outros fabricantes de IC.

Compensação analógica versus digital na multiplicação

Na maioria dos casos, as funções executadas por um multiplicador analógico podem ser executadas melhor e com custo mais baixo usando técnicas de processamento de sinal digital . Em baixas frequências, uma solução digital é mais barata e eficaz e permite que a função do circuito seja modificada no firmware. Conforme as frequências aumentam, o custo de implementação de soluções digitais aumenta muito mais acentuadamente do que para soluções analógicas. Com o avanço da tecnologia digital, o uso de multiplicadores analógicos tende a ser cada vez mais marginalizado em relação a circuitos de alta frequência ou aplicações muito especializadas.

Além disso, a maioria dos sinais agora está destinada a ser digitalizada mais cedo ou mais tarde no caminho do sinal e, se possível, as funções que exigiriam um multiplicador tendem a ser movidas para o lado digital. Por exemplo, nos primeiros multímetros digitais , as verdadeiras funções RMS eram fornecidas por circuitos multiplicadores analógicos externos. Hoje em dia (com exceção das medições de alta frequência) a tendência é aumentar a taxa de amostragem do ADC para digitalizar o sinal de entrada permitindo que o RMS e toda uma série de outras funções sejam realizadas por um processador digital. No entanto, digitalizar cegamente o sinal o mais cedo possível no caminho do sinal custa quantidades excessivas de energia devido à necessidade de ADCs de alta velocidade. Uma solução muito mais eficiente envolve o pré-processamento analógico para condicionar o sinal e reduzir sua largura de banda, de modo que a energia seja gasta para digitalizar apenas a largura de banda que contém informações úteis.

Além disso, os resistores controlados digitalmente permitem que os microcontroladores implementem muitas funções, como controle de tom e AGC, sem ter que processar o sinal digitalizado diretamente.

Aplicações de multiplicador analógico

Leitura adicional

Veja também

  • NE612 , oscilador e um misturador multiplicador de células Gilbert.

Referências